地球内部流体运动与全球构造

把地球的形成和演化分成天文演化和地质演化两个阶段，地球表面温度达极大值为两个时段转换的标志。在天文演化阶段，地球从一个胚胎通过引力归并增长成行星地球，在此过程中形成了地球内部固核和核外岩浆流体，表层流体温度最高时为天文演化阶段的结束。在地质演化阶段，地球冷却形成了岩浆流体圈层外的地壳岩石圈。无论是在天文演化阶段的固核与岩浆圈层的动力系统，还是在地质演化阶段中固核、岩浆圈层和地壳组成的动力系统，由于系统内部热（动）力的耦合，始终发生着不同圈层间的角动量交换。借助年际时间尺度内对固体地球与大气角动量交换机制的认识，研究了地球不同演化时期内部圈层的角动量交换和作用过程，从而得到：天文演化结束时形成了两极的高位势面（古大陆）；地质演化初期，岩浆流体圈层与固核的角动量交换形成了流体相对固核的加快旋转，这一运动驱动了流体外地壳的分裂和漂移，北半球分裂的板块向东南漂移，南半球分裂的板块向东北漂移，这就是全球大陆漂移的方向性。随着大陆板块的漂移，岩浆流体辐合带的位置发生了变化。历史上这一辐合带曾位于地中海、青藏高原南边缘、斐济、加勒比海和地中海一线，沿这一辐合带现今两半球大陆面积相等。后来分裂的板块随岩浆流体又多次往复     

地球内部流体系统科学统一理论

从当前人类面临的重大而紧迫的全球性资源、环境、减灾问题的挑战出发，论述了地球内部流体研究在三大领域中的地位和作用。地球内部流体系统科学统一理论从科学系统观出发，在研究思路上坚持多门学科间大跨度交叉，立足于层次性、全球性和统一性的整体观，并以地球系统科学为理论基础，从而具有在更高层次上进行综合学科研究的特点和时空有序多层结构的研究领域。最后，阐述了从定性到定量的系统学、非线性科学的方法学和方法论。同时，地球内部流体与成矿作用，与环境、灾害及全球变化，地球内部流体的实验研究和动力学研究以及地球内部流体的探测，是统一理论研究的主题。     

地球内部极端条件下流体和物质相互作用:透过金刚石窗口探测地球深部流体

报道关于地球内部极端条件下的流体实验研究的最新进展。使用金刚石压砧结合各种谱学方法及同步辐射光源技术,在高温超高压条件下原位直接测量物质的结构和性质,已经获得分子-原子尺度信息新的实验数据。本项工作使用金刚石压砧对高压(10GPa)和高温高压(800℃,3GPa)条件下的NaCl-H2O进行红外谱原位直测,研究了高压和高温高压下水分子结构,发现水分子的O—H振动特征峰频率随温度向高波数变化,而且,在临界态区域时水分子间的氢键网格被破坏。实验说明:地球内部流体性质由深到浅不断变化,如水的密度、介电常数等物理参数随温度压力而改变,在临界态出现突变。这些变化可以用高压高温的物质的各种谱学特征来表征。水的性质与它的分子结构、分子振动有关。在跨越临界区时水的性质异常涨落是由水分子结构异常变化、分子振动形式变化和氢键网格破坏所导致的。从分子尺度认识地球内部流体在极端条件下的性质和高压原位实验观测有助于我们进一步了解地球深部物质的性质及其相互作用,有助于认识深部过程。     

试论地球内部流体与地质作用——现代地质科学研究思考

把以地球固体部分作为主要研究对象所建立起来的地质科学称为传统地质科学,它只在该学科研究的起点——沉积地质学和学科研究的最终目的——成矿地质学两个领域不自觉地将地球内部流体放到了重要地位,而在其间的绝大多数研究则忽略了对地球内部流体的讨论,在其原有的知识体系范围内已找不到关于地球内部物质和能量转移、转换等方面所存在的大量问题的解决途径和完整答案。现代地质科学的发展已经开始将地球内部流体作为主要研究对象,并将其贯穿到了所有地质学研究的领域当中。其基本出发点应是：地球内部流体广泛存在,并永不停息地运动着,它与固体地球部分同样重要,是现代地质科学研究的主要对象。它不仅在各种地质作用中起着极其重要的作用, 而且, 它基本上可以认为是一切地质作用的最初根源, 也就是说, 流体作用贯穿于一切地质作用( 包括构造活动、岩浆作用、变质作用、沉积作用、成矿作用、地质自然灾害等) 过程的始终。地球内部一切地质作用又通过地球内部流体有机地统一在一起。可将地球内部流体按其与特定地质作用的关系划分为具包含循环性质的初始流体、过程流体和终结流体三类。针对目前的研究大量地集中在过程流体和终结流体方面的现状, 在体现现代地质科学和传统地质科学本质区别的地质作用初始流体方面进行了系统整理和论述, 并提出了可能成为现代地质科学基础性学科的(地球内部) 流体统一地质学。     

从地球重力数据推导看地球内部构造

在此之前,人们对地球内部构造的观点是：“地球的内部具有层圈构造,从地表向地心,密度和压力都不断增大,而且在地心最大”,笔者根据万有定律和大量推算,认为这种构造不合理,而且自相矛盾,于此提出了一种新的层圈构造模式“地球从地表到地心,其间有一个高密度和高压力层,近地心的密度和压力与地表很相近,可能比地表还小”。     

地球内部高温超高压流体的水热金刚石压砧原位观测

地球内部极端条件下流体原位观测实验研究有了巨大进展。使用金刚石压砧结合各种谱学方法及同步辐射光源技术,在高温超高压条件下原位直接测量水和水合物结构性质,已经获得关于地球内部流体的分子-原子尺度信息的新实验数据。本次研究通过金刚石压砧对高压(10GPa)和高温高压(800℃/3GPa)NaCl-H_2O和NaCl-D_2O-H_2O的红外谱原位直测,研究了高压和高温高压下水分子结构。发现高压高温水分子OH振动频率随温度升高向高波数变化,而且,在临界态区域时水分子间的氢键网络破坏。水分子OH振动频率随盐度升高向高波数变化。水分子的其它方式运动的频率也随温度改变。实验说明了水分子在极端条件下的结构和运动方式。地球内部由深到浅,不同深度上的流体性质不断变化,如水的密度、介电常数等物理参数随温度压力改变,水的性质在临界态会出现突变。这些变化可以用高压高温的水的各种谱学特征来表征。水的性质取决于水的分子结构(键态)、分子振动方式。在跨越临界区时的水性质异常涨落与水分子结构变化、分子振动形式变化和氢键网络破坏有关。高温超高压流体原位红外谱观测实验是从分子尺度认识地球内部流体性质。水分子尺度的信息有利于我们深入理解地球深部流体性质、活动及物质相互作用,有利于理解岩石圈和地球深内部过程。     

变质流体的内部缓冲作用和外部渗透作用

变质流体的内部缓冲作用和外部渗透作用研究是近年来变质作用研究所取得的重要进展之一．在变质作用过程中．如果变质岩石没有和外部流体源发生相互作用，变质矿物共生组合就有缓冲变质流体组成的能允这就是变质流体的内部缓冲作用；如果变质岩石受到大量的外部流体源的渗透，变质矿物组合不仅失去控制变质流体组成的能力，而且要调整自身组成．以便与外部流体组成保持化学平衡，这就是流体的外部渗透作用．变质流体的内部缓冲和外都渗透代表了自然所发生的两种极端现象．变质作用过程中更为普遍现象是变质流体既受内部经冲控制又受外部渗透控制．     

流体作用在地球动力学演化过程中的意义

从地球内部流体存在的若干事实、流体总量的估计、地球内部流体作用和研究现状等几个方面阐述了地球内部流体研究的意义,指出把流体作用作为地球动力学演化系统中一个重要端员去研究岩石圈的动力学演化,抓住流体与运动这根主线,着重研究解决流体作用与板块运动之间的关系,提出和建立较完善的地球
岩石圈动力学演化模型,这应是今后若干年内我国固体地球科学研究的重要领域,并提出了应重视的8个方面的研究内容。     

地球干冰事件始末──地球奥秘新探索

本文通过大量事实表明，地球早期由于二氧化碳大气发生临界点相变，引发了一场全球性干冰致冷事件，形成了数千米厚的干冰盖层。液态水、古老变质岩系、原始生物等都是在干冰盖层背景下形成的。干冰的最后解体消融约在最近的１—２亿年。海洋是干冰盖层与岩浆蒸气直接作用的产物。     

成矿流体活动的地球化学示踪研究综述

成矿流体活动的地球化学示踪是近年来流体地球化学研究的一个新趋势。通过流体来源示踪、运移示踪和定位示踪可以追溯流体活动的全过程,对恢复流体活动历史、演化历程具有积极意义。对成矿流体活动的地球化学示踪方法进行了一定的总结,对人们常用的地球化学示踪方法－－同位素地球化学示踪、无素地球化学示踪、包裹体地球化学示踪及气体地球化学示踪的研究现状进行了综述。     

变质流体研究新进展

变质流体是变质过程的主要动力学因素之一。目前变质流体研究主要集中在下部地壳麻粒岩相变质流体，俯冲带高压－超高压变质流体和接触变质流体等方面。研究的主要问题是流体流动机制和元素迁移，流体－岩石相互作用和流体来源。下部地壳麻粒岩相变质流体以ＣＯ２为主，具有较低的ａＨ２Ｏ。δ１３Ｃ研究表明大约２／３ＣＯ２是深成的。富ＣＯ２流体流动是紫苏花岗岩形成和热扰动的原因之一，也是麻粒岩形成和大离子亲石元素亏损的主要因素。俯冲带是高压、超高压变质作用发生和流体活动最活跃的场所。流体富含Ｈ２Ｏ、ＣＨ４和ＣＯ２，可以诱导部分熔融反应和岛弧岩浆作用。高压变质条件下的矿物稳定性也与流体有关。同位素研究表明，在超高压变质期间没有化学上完全相同的流体大规模循环。流体－熔体系统模式能更有效地解释下插板片的元素再循环。接触变质流体研究主要集中在含有易于发生流体－岩石反应的不纯碳酸盐岩地区。硅灰石带中流体／岩石比率高达４０∶１，表明接触变质岩石中有大量流体存在。接触变质过程流体成分有较大差异，主要取决于流体来源、原岩性质和侵入体特征。流体流动和循环模式受控于构造变形，岩浆作用和变质过程的动力学条件及流体成分。     

地球内部构造和动力学的地震学研究

扼要论述地震学研究在地球内部构造和动力学领域中取得的新进展。我国人工震源的观测在青藏高原、下扬子、大别造山带、华北地震区等获得了一批地壳细结构的成果,已广泛地用于地球动力学研究中。天然地震观测资料的层析成像取得了我国大陆地壳上地幔三维结构的图像。虽然大多数结果提供了地球动力学的背景,但就其分辨率而言还不足于进行有效的大陆动力学研究。笔者认为,提高最终三维模型的分辨率是当前地震学研究的关键之一。美国的两个地震学研究小组根据各自研究工作,揭示了地球内核自转比地幔和地壳部分快,是地震学对地球科学的重大贡献。     

松辽盆地地下流体地球化学特征研究

松辽盆地地下水动力场具有明显的不对称性：以盆地北端为主的盆地边缘是大气水下渗－向心流区；中央坳陷区为泥岩压实排水－离心流区；盆地南部以越流－蒸发泄水为主，只有盆地边缘和隆起的局部地区有间断性的大气水下渗作用。地下水动力场的基本特征决定了地下水化学场的分布规律。在成岩过程中，各种成岩反应具有不同程度的阶段性。离子的迁移与矿物转变、溶解和自生矿物的沉淀有关。深入研究砂岩的成岩反应，是分析孔隙水演化过程中离子迁移的重要环节。通过分析①成岩自生矿物中流体包裹体；②自生矿物的同位素组成；③成岩自生矿物的种类和序列；以及④地下水化学成分，可以进一步研究地下流体地球化学特征。     

地球内部流体研究的若干关键问题

流体在地球演化历程中扮演着十分重要的角色，地球流体控制着地球系统的质量和能量的再分配。对流体地质作用的研究涉及地球的各个圈层，各具特征，又相互联系、制约，构成了一个完整的地球流体学科研究体系。对地质流体的研究，最引人注目的一个重要领域莫过于对地球气体的研究。“固体”地球含有丰富的气体。近年来，对各类地球气体进行了大量的研究，涉及众多的研究领域，包括：大气和水圈的成因和演化、地球内部状态及动力学过程、地震机理和预报、火山喷气作用、油气和其它矿产资源勘探及全球环境演变等。本文所涉及的主要研究成果包括：（１）稀有气体同位素地球化学研究；（２）岩浆活动与火山活动的气体地球化学研究；（３）现代构造活动与地震的气体地球化学研究；（４）幔源岩包体及玄武岩的气体地球化学研究。     

变质流体的缓冲作用及其理论意义

变质流体的缓冲作用及其理论意义赵国春（长春地质学院，长春１３００２６）关键词变质流体，内部缓冲作用，外部缓冲作用有关变质流体的内部缓冲作用和外部缓冲作用的认识是近年来变质地质学研究领域取得的重要进展之一。人们早已意识到变质流体在变质作用过程中可能起着...     

琼西戈枕剪切带金矿流体包裹体研究

海南省醅土外山、抱板、二甲、不磨等金矿床是产于变质碎屑岩中受戈枕剪切带控制的蚀变糜棱岩型金矿。对这些典型金矿床中的石英和方解石所含流体包裹体的镜下观察，均一温度、盐度和成分以及H2O同位素的测试，并结合对成矿地质、构造背景的研究得出：成矿流体具有混合热液特点，δ^18O和δD值分别为-10.4‰--4.7‰和-50‰--87‰；热液成分为Na^ (K^ )-Ca^2 -Cl-(F^-)型；Au的成矿温度主要为240-250℃；成矿流体的盐度为2.0%-9.2%(NaCl)；成矿压力为27-50MPa.成矿流体的性质和成分在时间上和空间上都有一定的变化，受构造演化和构造不同部位的控制，并与其来源有关。     

地幔流体与地球的放气作用

地幔流体的形成、聚集和渗透是引起地幔交代作用的主要营力。地幔交代作用发育的强弱决定着所生成岩浆的碱性程度。地幔流体和部分熔融体高度富集不相容元素,它们与亏损地幔的相互作用可以使后者发生ＬＲＥＥ和不相容元素的局部富集。通过板块俯冲作用使地球表层的ＣＯ２进入地幔,参加地球的碳循环。热点岩浆来源的ＣＯ２中含有部分循环的ＣＯ２,而大洋中脊玄武岩中的ＣＯ２主要是原始地球的ＣＯ２。携带ＣＨ４和Ｈ２Ｏ的流体渗透至被俯冲带带入地幔的物质,使碳酸盐化的榴辉岩还原而形成含金刚石的榴辉岩和富水流体,并诱发局部熔融,所形成的熔体以火山喷发的形式上升到地表。地幔岩石中含有大量的流体,它们主要以流体包裹体的形式存在于地幔矿物中。几乎在所有的上地幔环境下形成的矿物中均找到了流体包裹体。包裹体内流体的成分主要是ＣＯ２,ＣＨ４,Ｈ２Ｏ及少量Ｈ２,Ｎ２等。